專(zhuān)利名稱(chēng)：植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在植物葉片向日性運(yùn)動(dòng)中，可以用于測(cè)定葉片運(yùn)動(dòng)角度變化的植 物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x。
背景技術(shù)：
植物的葉片，在一天中不是一直保持在固定的位置，有些植物葉片隨太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)方 位和角度的變化而變化，這被稱(chēng)為向日性運(yùn)動(dòng)。葉片運(yùn)動(dòng)中的向日性現(xiàn)象廣泛存在于各種 植物上，包括絨毛葉、蒺藜等干旱半干旱地區(qū)的一年生植物和草本植物，以及棉花、豆類(lèi)、苜 蓿、羽扇豆等作物。向日性運(yùn)動(dòng)又分為兩種類(lèi)型一種是橫向日性運(yùn)動(dòng)，葉片運(yùn)動(dòng)總是使葉 平面與太陽(yáng)的入射光線垂直，以捕獲更多光能；另一種是偏向日性運(yùn)動(dòng)，葉片運(yùn)動(dòng)總是使葉 平面與太陽(yáng)的入射光線平行，以減少光能捕獲。研究認(rèn)為葉片的橫向日性運(yùn)動(dòng)提高了植物 光合生產(chǎn)力，有利于在環(huán)境出現(xiàn)干旱、熱脅迫等不利因素之前建成幼苗和快速完成生活史； 同時(shí)從對(duì)光截獲的影響方面來(lái)看，由于植物葉片最大程度上截獲了光能，獲得爭(zhēng)奪光資源 的優(yōu)勢(shì)，因此能夠影響周?chē)墓猸h(huán)境，更大程度上遮蔭競(jìng)爭(zhēng)者，獲得生存競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。葉片的 偏向日性運(yùn)動(dòng)可以避開(kāi)高光強(qiáng)對(duì)葉片的光抑制，減少葉片的蒸騰失水；同時(shí)導(dǎo)致植物冠層 內(nèi)部接受的光量增加，有利于下部葉片進(jìn)行光合物質(zhì)生產(chǎn)。由此可以看出，植物的這種運(yùn)動(dòng) 能力能夠影響植物的光合物質(zhì)生產(chǎn)和生長(zhǎng)發(fā)育，最終會(huì)影響這個(gè)物種的生存和發(fā)展。前人對(duì)植物葉片的向日性運(yùn)動(dòng)已進(jìn)行了大量研究，包括如何對(duì)葉片向日性運(yùn)動(dòng)進(jìn) 行測(cè)定，即葉片在空間上如何變換角度，也就是測(cè)定葉片的方位角、方向角和懸掛角。所述 方位角，是葉尖端與羅盤(pán)儀指北針(北向)之間的夾角。以手持羅盤(pán)儀置于葉平面上，調(diào)整 羅盤(pán)儀使指針指向0°，此時(shí)葉尖端在羅盤(pán)上所指的讀數(shù)即為方位角；所述方向角，是以葉 中脈為軸，葉片轉(zhuǎn)向東或西的角度。以半圓量角器從直徑中心(圓心)處懸一小鉛錘線作 為讀數(shù)標(biāo)志，放置半圓量角器平面與葉中脈垂直方向，使半圓量角器的直徑面(半圓面)與 葉平面保持緊貼，此時(shí)鉛錘線的讀數(shù)就是方向角；所述懸掛角，是葉中脈垂直運(yùn)動(dòng)離開(kāi)水平 面的角度。以半圓量角器的直徑橫梁平行緊貼葉中脈，此時(shí)鉛垂線的讀數(shù)就是懸掛角。葉片向日性運(yùn)動(dòng)的測(cè)量方法主要有方位角度測(cè)定法、投影法、定點(diǎn)照相法等。方位 角測(cè)定法是使用量角器，鉛垂線和羅盤(pán)儀測(cè)定葉片的方位角、方向角和懸掛角，通過(guò)這三個(gè) 角度就可以對(duì)葉片的空間位置進(jìn)行定位，進(jìn)而描述葉片的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；投影法是利用葉片的 投影來(lái)描述葉片運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。在葉片的下方垂直于太陽(yáng)光放置一個(gè)平板，利用葉片在這個(gè) 平面上的投影面積和葉片的實(shí)際面積之比，求出葉面法線與太陽(yáng)光線所成的角度；定點(diǎn)照 相法與上述的兩種測(cè)量法不同，它是每間隔1-2個(gè)小時(shí)用固定相機(jī)拍攝葉片的變化，捕捉 視覺(jué)上葉片如何進(jìn)行向日性運(yùn)動(dòng)的方法。以上三種方法雖然均能描述出植物葉片如何進(jìn)行向日性運(yùn)動(dòng)，但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò) 程中每種方法都存在著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。方位角度測(cè)定法雖然能夠?qū)θ~片在空間上如何運(yùn)動(dòng) 進(jìn)行分析，但只適合葉片運(yùn)動(dòng)方式較為簡(jiǎn)單的植物，比如棉花；在對(duì)運(yùn)動(dòng)方式較復(fù)雜植物的 葉片測(cè)定上顯得力不從心，比如豆類(lèi)。這種方法在測(cè)定時(shí)誤差較大，且無(wú)法描述葉片的受光
3狀態(tài)。投影法能夠描述葉片的受光狀態(tài)，很直接的反映葉片接受光強(qiáng)的多少，但是這種方法 無(wú)法在空間方位上對(duì)葉片進(jìn)行分析，不能反映葉片在空間上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，且在使用過(guò)程中 操作復(fù)雜。定點(diǎn)照相法能夠很直觀的反映出葉片向日性運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和變化過(guò)程，但無(wú)法定 量描述葉片的運(yùn)動(dòng)方式以及受光狀態(tài)。對(duì)葉片向日性運(yùn)動(dòng)的測(cè)定方法在持續(xù)不斷地改進(jìn)，但進(jìn)展緩慢，目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén) 進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)的葉片向日性運(yùn)動(dòng)測(cè)定的儀器。因此，在借鑒上述各種測(cè)定方法優(yōu)缺點(diǎn)的 基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出專(zhuān)門(mén)用于植物葉片向日性運(yùn)動(dòng)的測(cè)定儀器，做到測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確且方便快捷， 這對(duì)于開(kāi)展和推進(jìn)植物葉片向日性運(yùn)動(dòng)研究具有重要的實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以較準(zhǔn)確同時(shí)測(cè)量植物葉片的方向角和懸掛角，在 使用過(guò)程中省時(shí)省力、易于操作且實(shí)用方便的植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x。本發(fā)明公開(kāi)了一種植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x，其特征在于包括一主板，主板 上設(shè)有電源盒及電源開(kāi)關(guān)，在所述主板下方設(shè)有懸掛角環(huán)尺、方向角環(huán)尺，所述懸掛角環(huán)尺 與主板活動(dòng)連接，懸掛角環(huán)尺的一端設(shè)有金屬吸盤(pán)，在主板上靠近所述金屬吸盤(pán)設(shè)有電磁 鐵，所述懸掛角環(huán)尺的另一端與主板活動(dòng)連接處設(shè)有限位彈簧，所述方向角環(huán)尺與主板固 定連接，并且方向角環(huán)尺所形成的平面與主板垂直，所述方向角環(huán)尺設(shè)有方向角環(huán)尺指針， 方向角環(huán)尺指針固定安裝在懸掛角環(huán)尺上，所述懸掛角環(huán)尺上設(shè)有滑動(dòng)指針。在測(cè)量的時(shí)候，當(dāng)測(cè)量的葉片下面有靠得比較近的葉片時(shí)，由于下部葉片的干擾， 影響本發(fā)明的測(cè)量，所以在所述主板上設(shè)有一延伸板，所述的延伸板與主板平行設(shè)置，在所 述的延伸板上設(shè)有滑桿，主板上設(shè)有與滑桿相適配的滑槽，延伸板可通過(guò)上述滑桿沿滑槽 滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)延伸板水平伸縮移動(dòng)。所述的延伸板與主板之間也可以設(shè)有滑軌，通過(guò)滑軌實(shí)現(xiàn)延伸板的水平伸縮移 動(dòng)。也可以通過(guò)另外的能夠?qū)崿F(xiàn)水平伸縮移動(dòng)的裝置來(lái)連接延伸板和主板。所述懸掛角環(huán)尺、方向角環(huán)尺均為半圓環(huán)形，均設(shè)有角度刻度線，這里懸掛角環(huán)尺 和方向角環(huán)尺上設(shè)置有角度刻度線，起到了量角器的作用。所述懸掛角環(huán)尺與方向角環(huán)尺的大小不同，懸掛角環(huán)尺與方向角環(huán)尺豎向呈“十” 字交叉安裝，所述固定安裝在懸掛角環(huán)尺上的方向角環(huán)尺指針的旋轉(zhuǎn)中心位于方向角環(huán)尺 所形成的圓的中軸線上。上述方向角環(huán)尺和懸掛角環(huán)尺也可以這樣安裝方向角環(huán)尺位于懸掛角環(huán)尺外圍 且與懸掛角環(huán)尺豎向呈“T”字型交叉安裝，所述固定安裝在懸掛角環(huán)尺上的方向角環(huán)尺指 針的旋轉(zhuǎn)中心位于方向角環(huán)尺所形成的圓的中軸線上。所述懸掛角環(huán)尺所設(shè)的滑動(dòng)指針為一掛在懸掛角環(huán)尺上的倒“U”形指針。本發(fā)明所述的植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x基本工作原理如下在測(cè)量時(shí)要使延 伸板最大限度的貼近植物的葉片，使葉片所在的平面與延伸板所在的平面盡量保持平行， 延伸板沿縱軸線的空間角度就是所需測(cè)量葉片的空間角度。待所述的懸掛角環(huán)尺、方向角 環(huán)尺都靜止不動(dòng)后，懸掛角環(huán)尺因重力的作用會(huì)自然下垂，方向角環(huán)尺指針隨懸掛角環(huán)尺 轉(zhuǎn)動(dòng)并且會(huì)在方向角環(huán)尺上指示出一個(gè)對(duì)應(yīng)的角度刻度，這個(gè)角度刻度就是葉片方向角的 讀數(shù)，這里運(yùn)用懸掛角環(huán)尺的自身重力作用巧妙的代替了傳統(tǒng)的鉛垂線的功能；位于懸掛
4角環(huán)尺上的滑動(dòng)指針也會(huì)因自身重力而滑動(dòng)，在懸掛角環(huán)尺上指向某一個(gè)角度刻度，這個(gè) 角度刻度的讀數(shù)就是葉片懸掛角的讀數(shù)。這時(shí)按下電源開(kāi)關(guān)，使電磁鐵通電后吸住金屬吸 盤(pán)，這樣懸掛角環(huán)尺可以瞬時(shí)被固定，在測(cè)量讀數(shù)的過(guò)程中不容易發(fā)生晃動(dòng)，使采集數(shù)據(jù)的 時(shí)候人為誤差大大降低，在電磁鐵不通電的情況下，由于限位彈簧的作用，所述金屬吸盤(pán)與 電磁鐵間隔一定間隙，懸掛角環(huán)尺可以自由擺動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)一次性同時(shí)測(cè)定植物葉片方向角和懸掛角，打 破了原有傳統(tǒng)測(cè)量方式的思維定式，簡(jiǎn)化了測(cè)量步驟，具有使用簡(jiǎn)便、易于攜帶，為田間條 件下快速測(cè)定大量作物葉片的方向角和懸掛角提供了可能，對(duì)開(kāi)展田間條件下不同栽培技 術(shù)措施對(duì)作物葉片運(yùn)動(dòng)的影響、不同品種作物間葉片的運(yùn)動(dòng)特征及高光效作物種質(zhì)資源的 篩選等方面的研究均具有重要意義，這必將進(jìn)一步推進(jìn)作物光合作用的生理生態(tài)研究。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的左視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例3滑動(dòng)指針的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例4滑動(dòng)指針的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中所示1為主板，2為延伸板，3為滑桿，4為滑槽，5為電源開(kāi)關(guān)，6為手柄，7為 電源盒，8為電源線，9為限位彈簧，10為方向角環(huán)尺指針，11為方向角環(huán)尺，12為滑動(dòng)指針， 13為懸掛角環(huán)尺，14為電磁鐵，15為金屬吸盤(pán)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 參照?qǐng)D1-圖3，本實(shí)施例包括一主板1，主板1上設(shè)有電源盒7及電源開(kāi)關(guān)5，在所 述主板下方設(shè)有懸掛角環(huán)尺13、方向角環(huán)尺11，所述懸掛角環(huán)尺13與主板1活動(dòng)連接，懸 掛角環(huán)尺13的一端設(shè)有金屬吸盤(pán)15，在主板1上靠近所述金屬吸盤(pán)15設(shè)有電磁鐵14，所 述懸掛角環(huán)尺13的另一端與主板1活動(dòng)連接處設(shè)有限位彈簧9，所述方向角環(huán)尺11與主板 1固定連接，并且方向角環(huán)尺11所形成的平面與主板1垂直，所述方向角環(huán)尺11設(shè)有方向 角環(huán)尺指針10，方向角環(huán)尺指針10固定安裝在懸掛角環(huán)尺13上，所述懸掛角環(huán)尺13上設(shè) 有滑動(dòng)指針12。所述懸掛角環(huán)尺13、方向角環(huán)尺11均為半圓環(huán)形，均設(shè)有角度刻度線。在所述主板1上設(shè)有一延伸板2，所述的延伸板2與主板1平行設(shè)置，在所述的延 伸板2上設(shè)有滑桿3，主板1上設(shè)有與滑桿3相適配的滑槽4。所述懸掛角環(huán)尺13與方向角環(huán)尺11的大小不同，懸掛角環(huán)尺13與方向角環(huán)尺11 豎向呈“十”字交叉安裝，所述固定安裝在懸掛角環(huán)尺13上的方向角環(huán)尺指針10的旋轉(zhuǎn)中 心位于方向角環(huán)尺11所形成的圓的中軸線上。所述懸掛角環(huán)尺13所設(shè)的滑動(dòng)指針12為掛在懸掛角環(huán)尺上的直角倒“U”形指針。實(shí)施例2 參見(jiàn)圖4，與實(shí)施例1相比，本實(shí)施例的不同之處在于所述懸掛角環(huán)尺與方向角環(huán)
5尺的大小不同，所述方向角環(huán)尺位于懸掛角環(huán)尺外圍且與懸掛角環(huán)尺豎向呈“T”字型交叉 安裝，所述固定安裝在懸掛角環(huán)尺上的方向角環(huán)尺指針的旋轉(zhuǎn)中心位于方向角環(huán)尺所形成 的圓的中軸線上。實(shí)施例3:參見(jiàn)圖5，與實(shí)施例1相比，本實(shí)施例的不同之處在于在所述主板1上不設(shè)延伸板 2。所述懸掛角環(huán)尺13所設(shè)的滑動(dòng)指針12為一掛在懸掛角環(huán)尺上的彎角倒“U”形指針。實(shí)施例4 參見(jiàn)圖6，與實(shí)施例1相比，本實(shí)施例的不同之處在于所述的延伸板2與主板之間 設(shè)有滑軌，通過(guò)滑軌實(shí)現(xiàn)延伸板2的水平伸縮移動(dòng)。所述懸掛角環(huán)尺13所設(shè)的滑動(dòng)指針12 為一掛在懸掛角環(huán)尺13上的雙層彎角倒“U”形指針。實(shí)施例5 參見(jiàn)圖5，與實(shí)施例2相比，本實(shí)施例的不同之處在于在所述主板1上不設(shè)延伸板 2。所述懸掛角環(huán)尺13所設(shè)的滑動(dòng)指針12為一掛在懸掛角環(huán)尺上的彎角倒“U”形指針。實(shí)施例6 參見(jiàn)圖6，與實(shí)施例2相比，本實(shí)施例的不同之處在于所述的延伸板2與主板之間 設(shè)有滑軌，通過(guò)滑軌實(shí)現(xiàn)延伸板2的水平伸縮移動(dòng)。所述懸掛角環(huán)尺13所設(shè)的滑動(dòng)指針12 為一掛在懸掛角環(huán)尺13上的雙層彎角倒“U”形指針。實(shí)施例7 參見(jiàn)圖1-圖3，與實(shí)施例2相比，本實(shí)施例的不同之處在所述主板1上不設(shè)延伸板 2。
權(quán)利要求
一種植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x，其特征在于設(shè)有一主板(1)，在主板(1)上設(shè)有電源盒(7)及電源開(kāi)關(guān)(5)，在所述主板(1)下方設(shè)有懸掛角環(huán)尺(13)、方向角環(huán)尺(11)，所述懸掛角環(huán)尺(13)與主板(1)活動(dòng)連接，懸掛角環(huán)尺(13)的一端設(shè)有金屬吸盤(pán)(15)，在主板(1)上靠近所述金屬吸盤(pán)(15)設(shè)有電磁鐵(14)，所述懸掛角環(huán)尺(13)的另一端與主板(1)活動(dòng)連接處設(shè)有限位彈簧(9)，所述方向角環(huán)尺(11)與主板(1)固定連接，并且方向角環(huán)尺(11)所形成的平面與主板(1)垂直，所述方向角環(huán)尺(11)設(shè)有方向角環(huán)尺指針(10)，方向角環(huán)尺指針(10)固定安裝在懸掛角環(huán)尺(13)上，所述懸掛角環(huán)尺(13)上設(shè)有滑動(dòng)指針(12)。
2.如權(quán)利要求1所述的植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x，其特征在于在所述主板(1)上 設(shè)有一延伸板(2)，所述的延伸板⑵與主板(1)平行設(shè)置，在所述的延伸板(2)上設(shè)有滑 桿(3)，主板(1)上設(shè)有與滑桿(3)相適配的滑槽(4)。
3.如權(quán)利要求2所述的植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的延伸板(2) 與主板(1)之間設(shè)有滑軌。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x，其特征在于所述懸掛角 環(huán)尺(13)、方向角環(huán)尺(11)均為半圓環(huán)形，均設(shè)有角度刻度線。
5.如權(quán)利要求4所述的植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x，其特征在于所述懸掛角環(huán)尺 (13)與方向角環(huán)尺(11)的大小不同，懸掛角環(huán)尺(13)與方向角環(huán)尺(11)豎向呈“十”字 型交叉安裝，所述固定安裝在懸掛角環(huán)尺(13)上的方向角環(huán)尺指針(10)的旋轉(zhuǎn)中心位于 方向角環(huán)尺(11)所形成的圓的中軸線上。
6.如權(quán)利要求4所述的植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x，其特征在于所述懸掛角環(huán)尺 (13)與方向角環(huán)尺(11)的大小不同，所述方向角環(huán)尺(11)位于懸掛角環(huán)尺(13)外圍且與 懸掛角環(huán)尺(13)豎向呈“T”字型交叉安裝，所述固定安裝在懸掛角環(huán)尺(13)上的方向角 環(huán)尺指針(10)的旋轉(zhuǎn)中心位于方向角環(huán)尺(11)所形成的圓的中軸線上。
7.如權(quán)利要求1、2或3所述的植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x，其特征在于所述懸掛角 環(huán)尺(13)所設(shè)的滑動(dòng)指針(12)為一掛在懸掛角環(huán)尺(13)上的倒“U”形指針。
8.如權(quán)利要求4所述的植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x，其特征在于所述懸掛角環(huán)尺 (13)所設(shè)的滑動(dòng)指針(12)為一掛在懸掛角環(huán)尺(13)上的倒“U”形指針。
9.如權(quán)利要求5所述的植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x，其特征在于所述懸掛角環(huán)尺 (13)所設(shè)的滑動(dòng)指針(12)為一掛在懸掛角環(huán)尺(13)上的倒“U”形指針。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在植物葉片向日性運(yùn)動(dòng)中，可以用于測(cè)定葉片運(yùn)動(dòng)角度變化的植物葉片運(yùn)動(dòng)方位角度測(cè)量?jī)x，其結(jié)構(gòu)是設(shè)有一主板，主板上設(shè)有電源盒及電源開(kāi)關(guān)，在主板下方設(shè)有懸掛角環(huán)尺、方向角環(huán)尺，懸掛角環(huán)尺與主板活動(dòng)連接，懸掛角環(huán)尺的一端設(shè)有金屬吸盤(pán)，在主板上靠近金屬吸盤(pán)設(shè)有電磁鐵，所述懸掛角環(huán)尺的另一端與主板活動(dòng)連接處設(shè)有限位彈簧，方向角環(huán)尺與主板固定連接，并且方向角環(huán)尺所形成的平面與主板垂直，方向角環(huán)尺設(shè)有方向角環(huán)尺指針，方向角環(huán)尺指針固定安裝在懸掛角環(huán)尺上，懸掛角環(huán)尺上設(shè)有滑動(dòng)指針。本發(fā)明可以較準(zhǔn)確同時(shí)測(cè)量植物葉片的方向角和懸掛角，在使用過(guò)程中省時(shí)省力、易于操作且實(shí)用方便。
文檔編號(hào)G01C1/00GK101968351SQ201010256428
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者姚賀盛, 張亞黎, 張向娟, 張旺鋒, 易小平, 羅毅 申請(qǐng)人:石河子大學(xué)